Датчик давления

(71) Харьковский орденционный институт им. Н(54)(57) ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, содержащийавтогенератор с частотно-задающейцепью, выходом подключенный к общейшине датчика и входу буферного усилителя, два пьезорезонатора с двумя основными и одним дополнительным электродами каждый, два смесителя и усилитель с измерителем частоты, подлесник,ий и а Ленина авиа .Е.Жуковского 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ключенным к нему, при этом выходомусилитель подключен к первому входупервого смесителя, а входом - к выходу второго смесите.1 я, первым входомподключенного к выходу первого смесителя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения чувствительности за счет повышения добротностирезонаторов, в нем каждый из пьезорезонаторов снабжен вторым дополнительным электродом и подключен к общей шине датчика одним из основныхэлектродов непосредственно, а вторым - через разделительный конденсатор, при этом дополнительные электроды одного пьезорезонатора включеныв частотно-задающую цепь автогенератора,а другого-между выходом буферного усилителя и вторым входом второгосмесителя, причем вход первого смесителя подключен к выходу автогенерато 111702Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для измерения давленияв различных областях науки и техники.Цель изобретения - повышение чувст 5вительности за счет повышения добротности резонаторов.На фиг, 1 представлена структурнаясхема датчика давления; на фиг. 2 -конструкция применяемых в датчике 10кварцевых резонаторов,Датчик давления (фиг,1) содержитавтогенератор 1, два кварцевых резонатора 2 и 2, один из которых (2)является частотозадающим элементом 15автогенератора 1, каждый кварцевыйрезонатор содержит по два дополнительных 3, 4 и 3, 4 и по два основных5, 6 и 5, 6 электрода, два конденсатора 7 и 71, буФерный усилитель 8, 2 Опервый 9 и второй 10 смеситеЛи, широкополосный усилитель 11 и измерительчастоты 12. При этом кварцевый резонатор 2 своими дополнительными электродами 3 и 4 включен в схему автогенератора 1, к тому же основныеэлектроды 5 и 5 соответственнорезонаторов 2 и 2 подключены кобщей шине непосредственно, а основные электроды 6 и 6 соответственно, через конденсаторы 7 и 7Кварцевый резонатор 2 подключенк выходу автогенератора 1 через буферный усилитель 3. Балансные смесители 9 и 10 и широкополосный усили 35тель 11 соединены последовательно,причем на вторые входы смесителей9 и 10 поступают сигналы соответственно с.выхода автогенератора 1 идополнительного электрода 4 кварцевого резонатора 2, а измерительчатоты 12 подключен к широкополосному усилителю 11,1В устройстве используются дваидентичных друг другу по конструкции кварцевых резонатора АТ-среза,Каждый из них представляет собой(фиг. 2) линзовый пьезоэлемент,в центральной части которого нанесены электроды, выполненные в виде 50замочной скважины", называемымиосновными. Кромки же пьезоэлементаохватывают два электрода в видесегментов, которые названы дополнительными электродами. Кроме того, 55кварцевый резонатор 2 установлен всилочувствительном элементе такимобразом, что угол между направлением 98 2прикладываемого к нему усилия и электрической осью Х Резонатора 2 равен 40 ОДатчик давления работает следующим образом.При номинальном давлении автогенератор 1, в частотнозадающую цепь которого включен кварцевый резонатор 2, подвергающийся давлению, своими дополнительными электродами 3 и 4 генерирует колебания с частотой Г ,равной частоте настройки резонаторов 2 и 2 . С выхода автогенератора 1 колебания подаются на смеситель 3 и через буферный усилитель 8 на кварцевый резонатор 2 , возбуждая его. С дополнительного электрода 4 резонатора 2 сигнал поступает на смеситель 10. Последовательно соединенные смеси- тели 9 и 10 и усилитель 11 образуют автоколебательную систему, которая генерирует колебания с частотой Е, зависящей от разности фаз между колебаниями на выходе автогенератора 1 и дополнительном электроде 4/кварцевого резонатора 2При этом на выходе смесителя 9 выделяются колебания, суммарнойкГ = Ео + Г ,а на выходе смесителяу я10 - разностной Г = Г - Го частот,При отклонении давления от номинальной величины кварцевые резонаторы 2 и 2 расстраиваются друг относительно друга, что приводит к изменению величины разности фаз между колебаниями, снимаемыми с выхода автогенератора 1, и с дополнительного электрода 4 кварцевого резонатбра 2 , что, в свою очередь, приводит кизменению частоты колебаний, генерируемых автоколебательной системой, состоящей из последовательно соединенных смесителей 9 и 10 и усилителя 11. По величине отклонения частоты автоколебаний, фиксируемой измерителем частоты 12, судят о величине отклонения измеряемого давления.В устройстве благодаря выбору угла между электрической осью Х кварцевого резонатора 2 и направлениемо силового воздействия, равного 40обеспечивается нулевой температурный коэффициент силочувствительности,что позволяет устранить зависимость показаний датчика от температуры окружающей среды, Подключение конденсаторов 7 и 7 позволило повысить крутизаказ 4696/38 Тираж 897 ВНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушскаПодписноетета СССРкрытийнаб д, 4/5 Филиал ПЛП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4 3 11 ну фазочастотной характеристики резонаторов 2 и 2 в 2,1 раза по сравнению с крутизной фазочастотной характеристики резонаторов, используемых в устройстве-прототипе, Увеличение крутизны фазочастотцой характеристики резонатора 2 позволило увеличить чувствительность датчика в 1,75 раза. К тому же повышение добротности резонатора 2 дает повышение стабильности чзстоты автогенератора 1, а это, в свою очередь, ведет к умень 70298 4шецию Флуктуаций Фа и выходных кочебаций, снимаемых с дополнительногорэлектрода 4 кварцевого резонатора 2 , обусловлеццое нестабильностью частоты колебаций автогенератора .Уменьшение Флуктуаций фазы колеба - ций ца дополнительном электроде 4 обеспечивает повышение стабильности колеба.ний,подаваемых с выхода усилителя 11 на измеритель частоты 12,что в конечном итоге приводитк дополнительномуповышецию точности измерений давления.